LAPORAN MODEL MOLEKUL

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

      Bentuk molekul merupakan konsep dasar dalam kimia organik,molekul memiliki tiga dimensi dan interaksi ruang (spatial),dari bagian molekul dengan bagian lainnya,sangat penting dalam menentukan sifat fisik dan kimianya.model molekul dapat dibuat  berbagai ranangan dengan menggunakan berbagai bahan sehingga didapatkan model molekul berbentuk bola tongkat dan pengisi ruang model bola. Tongkat menunjukkan besarnya sudut ikatan suatu molekul.

Dasar pendekatan ini adalah asumsi bahwa pasangan di kulit valensi suatu atom saling bertolakan satu sama lain. Kulit valensi (valence shell) adalah kulit terluar yang ditempati elektron dalam suatu  atom yang biasanya terlibat dalam suatu ikatan. Dalam ikatan kovalen, yang sering   disebut pasangan ikatan berperan dalam mengikat dua atom. Tetapi dalam molekul poliatomik , dimana terdapat dua atau lebih ikatan antara atom pusat dan atom disekitarnya, tolak-menolak antara elektron-elektron dalam pasangan ikatan yang berbeda menyebabkan pasangan itu berada sejauh mungkin satu sama lain. Bentuk yang dipilih suatu molekul meminimalkan tolakan (seperti terlihat dari posisi seluruh atom). Pendekatan untuk kajian bentuk molekul ini disebut model tolakan pasangan– elektron kulit – valensi.
Dengan model ini, kita dapat   meramalkan bentuk molekul (dan ion) secara sistematis. Untuk tujuan ini,  molekul-molekul dibagi ke dalam dua golongan, berdasarkan pada apakah atom pusatnya mengandung pasangan elektron bebas atau tidak.

Berdasarkan latar belakang diatas maka perlu di lakukan percobaan mengenai “Struktur Molekul dan Reaksi kimia organik dengan menggunakan model molekul” agar kita dapat mengilustrasikan reaksi-reaksi kimia dengan menggunakan model molekul.

B.     Rumusan Masalah

1.      Bagaimanakah Visualisasi senyawa – senyawa organik dalam tiga dimensi?

2.      Bagaimanakah ilustrasi reaksi-reaksi kimia dengan menggunakan model molekul?

3.      Bagaimanakah cara bekerja dengan model molekul?

C.    Tujuan

Tujuan dari percobaan Struktur Molekul dan Reaksi-Reaksi Kimia Organik dengan Menggunakan Model Molekul adalah Sebagai berikut :

1.      Memberikan pengalaman bekerja dengan model molekul

2.      Memberikan pengalaman mengenai visualisasi senyawa-senyawa organic dalam tiga dimensi

3.      Mengilustrasikan reaksi-reaksi kimia

D.    Manfaat

Manfaat dari percobaan “Struktur Molekul dan Reaksi –Reaksi Kimia Organik  dengan Menggunakan Model Molekul”adalah sebagai berikut :

1.      Mahasiswa mendapatkan pengalaman bekerja dengan model molekul

2.      Mahasiswa mendapatkan pengalaman mengenai visualisasi senyawa-senyawa organik dalam tiga dimensi

3.      Mahasiswa dapat mengilustrasikan reaksi-reaksi kimia

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Senyawaorganik adalah golongan besar senyawa kimia yang molekulnya mengandung karbon, kecuali karbida, karbonat, dan oksida karbon.Studi mengenai senyawaan organik disebut kimia organik. Banyak di antarasenyawaan organik, seperti protein, lemak, dan karbohidrat ,merupakankomponen penting dalam biokimia (Petrucci, 1987).

Ikatan Kimia adalah ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik antara partikel-partikel yang berkaitan Bila 2 atom membentuk ikatan kovalen, orbital paling luar salah satu atom mengadakan tumpang tindih dengan orbital paling luar atom yang lain, dan pasangan elektron yang dimiliki bersama berada di daerah dimana terjadi tumpang tindih tersebut Gaya orientasi yang dikemukakan oleh Keeson pada tahun1912. Molekul-molekul polar, terdapat kecenderungan ujung positif. Suatu dipol menuju ke arah ujung negatif dipol lain. Gaya tarik antar dipol-dipol tersebut dinamakan gaya orientasi. Postulat dasar VSEPR (Valence Shell Electron-Pair Repulsion) menyatakan bahwa untuk mencapai kestabilan molekul yang maksimum, pasangan-pasangan elektron pada kulit terluar atom pusat harus tersusun dalam ruang

sedemikian rupa, sehingga tepisah satu sama lain sejauh mungkin untuk meminimumkan tolakan. Pasangan-pasangan elektron kulit valensi atom pusat suatu molekul yang terdiri dari 2 atom atau lebih, dapat berupa PEB (Pasangan Elektron

Bebas) dan PEI (Pasangan Elektron Ikatan). Dengan ukuran kekuatan Molekul H2O mempunyai 2 PEI dan 2 PEB yang juga saling tolak menolak, karena tolakan PEB-PEB lebih besar dari tolakan PEI-PEI, maka H O H lebih kecil dari107,3⁰(Agung,2012).

Dalam ilmu kimia, senyawa-senyawa dengan rumus molekul yangsama dapat memiliki susunan atom yang berbeda-beda. Molekul-molekuldengan rumus molekul yang sama namun susunan atomnya berbeda disebutisomer. Salah satu jenis senyawa yang memiliki banyak isomer adalah alkana.Untuk alkana dengan jumlah atom karbon relatif sedikit (ukuran relatif kecil), jumlah molekul-molekul alkana yang saling berisomer dapat dihitung denganenumerasi (Wibisono, 2010).

Model molekul didefinisikan sebagai gambaran ideal dari suatu system atau proses,seringkali dalam bentuk persamaan matematika,atau perencanaan yang digunakan untuk memfasilitasi perhitungan dan prediksi.Oleh karena itu pemodelan molekul tersebut terkait dengan cara untuk meniru perilaku molekul dan sistem molekul.Kini pemodelan molekul terkait erat dengan pemodelan komputer,karena komputasi telah mengevolusi pemodelan molekul menjadi lebih luas lagi (Prianto,2010)

Stereokimia  mempelajari  susunan atom 1 gugus dari suatu molekulyang terjadi karena reaksi kimia (stereokimia dinamik) ikatan dalam senyawa C.Atom C adalah tetravalen dan pada senyawa jenuh keempat ikatan tersebut kira-kira identik. Penataan (konformasi) senyawa rantai terbuka dapat digunakan   beberapa cara yakni proyeksi newman, fischer, saw horse, dan wedge line(Respati, 1986).

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

A.    Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 02Desember  2013 pukul 07.30 sampai pukul 10.00 WITA di Laboratorium Kimia Organik,Fakultas MIPA Universitas Halu Oleo,Kendari,Sulawesi Tenggara.

B.     Alat dan Bahan

1.      Alat

 Alat yang di gunakan dalam percobaan ini adalah seperangkat Molimod “Darling Models”

C.    Prosedur Kerja

1.      Penyusunan Bentuk Molekul

Molimod

 

Disusun dalam bentuk molekul sp3 sp2 sp, dsp3 dan d2sp3 .

                        

Digambar bentuk molekulnya

 

HASIL

2.      Menyusun dan menggambar beberapa Senyawa

Molimod

disusun dalam bentuk molekul 2- metilheksana,2 – butanol,2 – butena, ,Metiletileter

 

.

digambar bentuk molekulnya

HASIL

 

( 2- metilheksana)                                (2 – butanol)            ( 2 – butena)

(MetilEtilEter)

3.      Menyusun dan menggambarkan senyawa aromatik

Molimod

disusun dalam bentuk molekul Benzena dan Naftalen

digambar bentuk molekulnya

HASIL

 

( Benzena)                               (Naftalen)

4.      Menyusun dan menggambarkan senyawa siklik

Molimod

disusun dalam bentuk 3 atom C  sp3,4 atom C sp3,5 atom C sp3,6 atom C sp3,7 atom C sp3,8 atom C sp3

digambarbentuk molekulnya

HASIL

 

(3 atom C  sp³⁾             (4 atom C sp³)                          (5 atom C sp³)             ( 6 atom C sp³)

( 8 atom C sp³)

5.      Menyusun dan menggambar struktur etanol

Molimod

disusun dalam bentuk proyeksi titik padat,proyeksi fisher, proyeksi newman, danproyeksi sawhorse.

digambar bentuk molekulnya

 

                                                                                   

HASIL

 

( proyeksi titik padat )             (proyeksi newman)     ( proyeksi sawhorse)

6.      Menyusun dan menggambar proyeksi Newman

Molimod

Disusun dalam bentuk proyeksi newman,untuk konformasi sikloheksana bentuk kursi, setengah perahu, dan bentuk perahu

digambar bentuk molekulnya

HASIL

 

( konformasi kursi)      ( konformasi setengah perahu)            ( konformasi perahu)

7.      Stereoisomer

Molimod

disusun dalam bentuk isomer dari 2-butenadan 1,2-diklorosikloheksana.

digambar bentuk molekulnya

HASIL

 

( Cis 1,2 dikloroheksana)                    ( Trans 1,2 dikloroheksana)

( Trans,2-butena)

( Cis,2-butena)

8.      Reaksi

Molimod

disusun struktur brominasi E-3-metil-2-pentana dan propena + HCl

digambar bentuk molekulnya

 

                                                                             

HASIL

 

+

( Brominasi E-3 metil – 2 pentena)

+

(Propena + HCl)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil Percobaan

Penyusunan Bentuk Molekul

1.      Gambar Sp³

2.      Gambar Sp²

3.      Gambar Sp

4.      Gambar dsp³

5.      Gambar d²sp³

Senyawa Hidrokarbon

1.      2-metil heksana

2.      2 –butanol

3.      2 – butena

4.      Metiletileter

Senyawa Aromatik

1.      Benzena

2.      Naftalena

Senyawa Siklik

1.      3 atom C sp³

2.      4 atom C sp³

3.      5 atom C sp³

4.      6 atom C sp³

5.      8 atom C sp³

Struktur etanol

1.      Proyeksi garis titik dan taji padat

2.      Proyeksi Newman

3.      Proyeksi Sawhorse

Konformasi Newman Sikloheksana

1.      Konformasi Perahu

2.      Konformasi setengah perahu

3.      Konformasi Kursi

Stereoisomer

1.      Cis-1,2 dikloroheksana

2.      Trans 1,2 dikloroheksana

3.      Trans – 2-butena

4.      Cis – 2 –butena

Reaksi

1.      Brominasi E-3 metil – 2 pentena

2.      Propena + HCl

B.     Pembahasan

            Molekul memiliki geometri yang berbentuk tetap dalam keadaan kesetimbangan. Panjang ikat dan sudut ikatan akan terus bergetar melalui gerak vibrasi dan rotasi. Rumus kimia dan struktur molekul merupakan dua faktor penting yang menentukan sifat-sifat suatu senyawa. Senyawa isomer memiliki rumus kimia yang sama, namun sifat-sifat yang berbeda oleh karena strukturnya yang berbeda. Stereoisomer adalah salah satu jenis isomer yang memiliki sifat fisika dan kimia yang sangat mirip namun aktivitas biokimiayang berbeda.Bentuk  molekul dan ion ditentukan oleh penataan pasangan electron disekeliling atom pusat. Semua yang dibutuhkan untuk menyusunnya adalahseberapa banyak pasangan elektron yang  berada pada tingkat ikatan, dankemudian tertatanya untuk menghasilkan jumlah tolakan minimum antara pasangan elektron. Diperlukan juga memasukkan pasangan elektron ikatan dan pasangan elektron mandiri.Bentuk molekul tergantung pada susunan ruang pasangan electron ikatan (PEI) dan pasangan elektron bebas (PEB) atom  pusat  dalam molekul.Dapat dijelaskan dengan teori tolakan pasangan elektron kulit valensi atau teori VSEPR (Valence Shell Electron Pair Repultion). Bentuk molekul  suatu senyawa dapat menjelaskan sifat-sifat senyawa tersebut. Bentuk  molekul tidak dapat diramalkan melalui jumlah atom yang terdapat dalam sebuah molekul.

.Pada percobaan ini dilakukan penyusunan menggunakanalat peraga molimod menjadi bentuk molekul beberapa senyawa tertentusehingga lebih mudah memahami bentuk dan posisi stabil suatu senyawa..

Hibridisasi merupakan penyetaraan tingkat energi melalui penggabungan antar orbital.. Hibridisasi sp³ misalnya senyawa metana (CH₄). Untuk sebuahkarbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH₄), maka karbonharuslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4atom hidrogen. Sudut ikatan antara ikatan C-H adalah 109,5^o.Proton yangmembentuk inti atom hidrogen akan menarik salah satu elektron valensi karbon.Hal ini menyebabkan eksitasi, memindahkan elektron 2s ke orbital 2p. Hal inimeningkatkan pengaruh inti atom terhadap elektron-elektron valensi denganmeningkatkan potensial inti efektif. Kombinasi gaya-gaya ini membentuk fungsi-fungsi matematika yang baru yang dikenal sebagai orbital hibrid.

 Dalamkasus atom karbon yang berikatan dengan empat hidrogen, orbital 2s (orbital inti hampir tidak pernah terlibat dalam ikatan "bergabung" dengan tiga orbital 2p membentuk hibrid sp³.Hibridisasisp² misalnya pada senyawa BH₃, Boron terletak pada golongan 3, karena itu dimulai dengan 3 elektron. Tidak terdapat muatan, karenaitu totalnya 6 elektron – 3 pasang. Karena boron membentuk 3 ikatan maka tidak terdapat pasangan elektron mandiri.Tiga pasang ikatan tertata dengan sendirinya sejauh mungkin. Semuanya terletak dalam suatu bidang yang memiliki sudut 120 ° satu sama lain,yang disebut dengan trigonal  planar.Hal ini membentuk 2 ikatan dan karena itu tidak terdapat pasangan elektron mandiri. Dua pasangan ikatan tertata dengansendirinya pada sudut 180^osatu sama lain, karena hal ini sebagai yang paling jauh yang dapat mereka capai. Molekul digambarkan dengan linear,orbital dsp³dan d²sp³ dapat terbentuk akibat hibridisasi yang terjadiantara subkulit s, p, dan d. Contoh senyawa hibridisasi dsp³adalah  PF₅. Fosfor (terletak pada golongan 5) memberikan kontribusi 5 elektron, dan lima fluor memberikan 5 lagi, memberikan 10 elektron dengan 5 pasang disekeliling atompusat. Karena fosfor membentuk lima ikatan, tidak dapat membentuk pasangan mandiri. Lima pasang elektron disusun dengan menggambarkan bentuk trigonalbipyramid -tiga fluor terletak pada bidang 120^o satu sama lain; dua yang lainnyaterletak pada sudut sebelah kanan bidang. Trigonal bipiramid karena itumemiliki dua sudut yang berbeda yaitu 120^odan 90^o.Sedangkan pada orbital d²sp³ contoh senyawanya yaitu SF₆. Enam elektron pada tingkat terluar belerang, ditambah 1 dari masing-masing fluor,menghasilkan total 12 dalam 6 pasangan. Karena belerang membentuk 6 ikatan,semuanya adalah pasangan ikatan. Semuanya tertata dengan sendirinya padasudut 90^o, pada bentuk yang digambarkan dengan oktahedral.2-metilheksana merupakan senyawa alkana memiliki ikatan yangstabil yaitu ikatan tunggal yang tersusun dari orbital sp3. Karena memiliki ikatansigma, maka orbital ini dapat berputar. Sehingga molekul senyawa ini dapatberubah-ubah.

Pada senyawa alkohol dan eter, selain ikatan antarkarbon terdapat juga ikatan antara karbon dan oksigen secara langsung.Pada percobaan ini,di susun dan di bentuk pula molekul geometri benzene. Kerangka atom karbon dalambenzena membentuk segi enam beraturan dengan sudut ikatan sebesar 120^o.Struktur molekul benzena lebih bersifat statis (tidak dapat diputar). Karenaadanya ikatan pi yang dibentuk oleh orbital 2p yang tidak ikut terhibridisasi,maka srtuktur molekul benzena lebih bersifat statis atau tidak dapat diputar.Sehingga selain adanya ikatan tuggal dari orbital sp2 juga terdapat ikatan piyang membentuk ikatan rangkap dua.

Naftalena merupakan suatu senyawa aromatik turunan benzena.Naftalena merupakan hidrokarbon kristalin aromatik berbentuk padatan berwarna putih dengan rumus molekul C₁₀H₈. Dua cincin benzena akan membentuk struktur naftalena merupakan gabungan struktur resonansi benzena.Adanya resonansi benzena maupun naftalena tidak lepas dari delokalisasielektron. Inti atom dalam sebuah molekul tak dapat bertukar posisi dalam sebuahresonansi, melaikan hanya elektron saja yang terdelokalisai.Elektron-elektron orbital p dari benzena berinteraksi dengan lebih dari dua inti atom, karena itu dalam pembentukan akan terjadi lebih dari satu ikatan.Elektron semacam itu dikatakan telah terdelokalisasi. Sebagai akibat daridelokalisasi ini, energi sistem menjadi lebih rendah dari pada seandainya elektron tersebut terlokalisasi.Banyaknya penurunan energi karena delokalisasi dinamakan energi delokalisasi. Energi delokalisasi dan energi resonansi adalah istilah yang setara untuk memberi fenomena yang sama, yakni suatu struktu rmemiliki energi yang lebih rendah bila mempunyai elektron dalam orbital-orbital molekul yang terikat pada dua inti atom atau lebih.Hidrokarbon khususnya alkana selain terdapat dalam senyawa alifatik, juga terdapat dalam bentuk senyawa siklik.

 Senyawa siklik dengan jumlah atom  karbon kurang dari 6 atau lebih dari enam atom akan cenderung tidak stabil. Ha lini dapat dilihat dari sulitnya atom-atom karbon tersebut untuk dihubungkan menjadi ikatan yang siklik. Sulitnya dihubungkan atom karbon tersebut akanmembutuhkan energi yang besar sehingga ketika dipaksakan maka akanmembuat ikatanya patah. Senyawa siklik dengan 6 atom C relatif lebih stabil karena besarnya gaya tolakan adalah sama untuk setiap atom karbon, walaupun bentuknya agak membengkok sebagai akibat dari jenis ikatan yang terdapatdidalam yaitu ikatan sigma, sehingga bentuknya tidak seperti benzena yangstatis. Besarnya sudut ikatan yang terbentuk pada sikloheksana ini adalah 120^o.Sikloheksana akan mengkondisikan strukturnya dalam bentuk konformasi kursi sehingga lebih mudah mendapatkan suatu struktur yang stabil, juga akan menyebabkan gaya tolak menolak antara elektron-elektron ikatan yang besar dapat berkurang karena terletak jauh satu sama lain.

Salah satu cara untuk menunjukkan bagaimana gugus-gugus terikat pada suatu atom, dapat digambarkan dalam bentuk empat macam proyeksi.Keempat macam proyeksi tersebut meliputi garis titik atau taji padat, proyeksi fisher, proyeksi newman,dan proyeksi sawhorse. Dari data pengamatan menunjukan bahwa konformasi sikloheksana bentuk kursi paling stabil dibandingkan setengah perahu dan perahu.Hal ini dikarenakan letak gugus yang saling berseberangansehingga memperkecil tolakan yang terjadi. Ikatan C-H terdiri atas posisi aksial,dimana C-H terletak diatas dan dibawah bidang rata-rata cincin karbon, danposisi equatorial dimana letak C-H tegak lurus pada satu bidang cincin karbon.

Apabila gugus (substituen) yang terdapat pada sikloheksana merupakansubstituen dengan massa besar, maka substituen akan mencari posisi yangmemungkinkan rantai sikloheksana tetap stabil yaitu dengan posisi yang salingberlawanan.Molekul-molekul yang mempunyai ikatan atom yang sama tetapiberbeda dalam penataan ruangnya cenderung membentuk isomer  ruang(stereoisomer). Salah satu contoh adalah isomer geometri atau isomer cis-trans. Contohsenyawanya adalah 2-butena, yaitu cis 2-butena dan trans 2-butena. Disebut ciskarena letak gugus berada pada satu bidang. Apabila letak gugus berseberangan,maka disebut trans. Kedua isomer itu menyebabkan perbedaan sifat fisik dankimia suatu senyawa. Trans lebih stabil dibandingkan dengan cis karenadisebabkan oleh kecilnya gaya tolak menolak dari gugus yang bersebrangan.Pada senyawa siklik juga terdapat isomer geometri, misalnya pada1,2-diklorosikloheksana. Dalam keadaan cis, gugus Cl terletak pada posisiequatorial-aksial dan aksial-equatorial. Sedang pada isomer trans, dua gugus Cl terletak pada posisi aksial-aksial dan equatorial-equatorial. Pada isomer geometriini kestabilan sama halnya dengan 2-butena yaitu terletak pada trans. Transmerupakan posisi paling stabil dikarenakan letaknya gugus yang salingberjauhan sehingga membuat tolakan antar gugus sangat kecil pula.2,3-dibromo-3-metil pentana dihasilkan dari brominasi E-3-metil-2-pentena. Pada reaksi ini, Br akan mengikat 2 gugus pada karbon nomor dua dantiga sehingga menyebabkan ikatan rangkap pada E-3-metil-2-pentena putus.Sedangkan pada reaksi propena dengan HCl, menghasilkan 2-kloropropana,dimana ikatan rangkap pada propena putus dan atom Cl masuk ke atom karbonnomor dua. Pada kedua reaksi ini terjadi reaksi adisi yaitu pemutusan ikatanrangkap dimana suatu atom/gugus masuk kedalam ikatan tak jenuh (rangkap)tersebut.

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1. Melalui model molekul (molimod) dapat mempermudah dalam memahami   struktur tiga dimensi suatu molekul, baik isomer maupun struktur dari molekul itu sendiri.

2.      Visualisasi atau penggambaran senyawa-senyawa organik dengan menggunakan molimod jauh lebih memudahkan kita untuk mengetahui posisistabil yang dapat dibentuk oleh suatu senyawa.

3.      Reaksi-reaksi kimia dapat dipelajari dari molimod adalah pemutusan ikatanrangkap dan pementukan kembali ikatan yang baru, dengan sifat senyawayang berbeda

B.     Saran
Saran yang dapat di berikan dalam percobaan ini ,sebaiknya dalam percobaan struktur molekul alat yang digunakan dalam hal ini molimod,dipisakan antara atom karbon ataupun atom hidrogen,agar praktikum dapat berjalan lancer dan praktikan dapat lebih mengerti.

DAFTAR PUSTAKA

Agung,W.Endarko,Zainuri.2012 Perancangan Sistem Elektro-osmosis untuk     

  Pengendalian Air pada Batuan Candi .Vol. 1, No. 1, (2012) 1-4

Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern, Jilid 3.Erlangga. Jakarta.

Prianto Bayu,2010. Pemodelan Kimia Komputasi

Respati. 1986. Pengantar Kimia Organik . Aksara Baru: Jakarta.

Wibisono, Okiriza. 2011. Penerapan Teori Graf Untuk Menghitung Jumlah Isomer     Alkana.Makalah IF2091 Struktur Diskrit . Institut Teknologi Bandung: Bandung